Контрольные вопросы по модулю 1 Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии Особенности построения цифровых систем передачи
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
3.1.4. Функциональная архитектура транспортных сетей Функциональная архитектура транспортной сети определена в рекомендации. Транспортная сеть может быть описана с помощью определения ассоциаций между точками в сети. Модель транспортной сети базируется на концепциях разбиения по вертикали на уровни и разбиения на части по горизонтали. Разбиение выполняется для каждого сетевого уровня. Такой подход позволяет получить высокую степень рекурсивности, те. происходит разделение сетевых транспортных потоков на сетевые транспортные уровни и разделение каждого транспортного уровня на отдельные функционально 95 самостоятельные части. Разделение на уровни выполняется по принципу преобразования информации, при этом соседние уровни находятся в отношении клиент/сервер, предоставляя услуги друг другу через точки доступа. Выделяют следующие уровни (рис. 3.2): 1.Circuit layer network (уровень каналов – уровень сети, непосредственно предоставляющий конечным пользователям канал связи. 2. Path layer network (уровень трактов – уровень сети, участвующий в передаче информации между точками доступа уровня трактов. Трактом называется составное виртуальное соединение между пользователями. 3. Transmission media layer network (уровень среды передачи информации уровень сети, который зависит от среды передачи информации и связан с уровнем трактов уровнем секции. Далее этот уровень разделен на уровень секции и уровень физической среды. 4. Section layer network (уровень секции – уровень сети, который связан с передачей информации между точками доступа секционного уровня. В случае SDH уровень секции далее разделен на мультиплексную секцию и регенерационную секцию. Для PDH уровень секции называется регенерационной секцией. Circuit layer network уровень каналов layer network уровень трактов) Transmission media layer network уровень среды передачи layer уровень секций media layer уровень физической среды регенерационная секция регенерационная секция мультиплексная секция) Среда передачи оптика, электрический кабель, радиоэфир Уровни трактов разного порядка PDH Е4 Е2 Е1 Е0 Е3 Уровень каналов сети доступа (голос, 64 кб/с, 2Мб, ISDN и т.д.) У ро ве нь трактов Уровень среды передачи Уровень нагрузки Пример функциональной архитектуры Пример функциональной архитектуры Уровни трактов низшего порядка VC-4 VC-2/3 VC-11/12 VC-3 Уровни трактов высшего порядка Уровень каналов сетей PDH, Уровень трактов Уровень среды передачи Уровень нагрузки Функциональная архитектура транспортных сетей Среда передачи оптика, электрический кабель, радиоэфир Рис. 3.2. Функциональная архитектура транспортных сетей 5. Multiplex section layer network (уровень мультиплексной секции – уровень сети, который отвечает за передачу данных между двумя мультиплексорами сети. На этом уровне выполняются операции мультиплексирования и вставки/удаления пользовательских данных. 6. Regenerator section layer network (уровень регенерационной секции – уровень сети, который зависит от среды передачи и поддерживает физическую целостность сети. Протокол секции позволяет тестировать секцию и поддерживать функции административного контроля. 96 7. Physical media layer network (уровень физической среды – уровень сети, на котором выполняется кодирование бит информации в линейный сигнал и который характеризуется средой передачи информации (оптическое волокно, коаксиальный кабель, витая пара или радиоэфир. Уровни функциональной архитектуры транспортных сетей наглядно могут быть продемонстрированы на примере функциональных узлов сети SDH рис. 3.3). Передаваемая информация пользовательских каналов передается по трактам нижнего ранга, тракты нижнего ранга инкапсулируются в тракты верхнего ранга, тракты верхнего ранга пользуются услугами мультиплексной секции, а информация мультиплексной секции передается на уровень регенерационной секции, которая отвечает за обеспечение правильной передачи по физической среде [3]. Окончание тракта нижнего ранга Окончание мультиплексной секции Окончание тракта верхнего ранга Окончание мультиплексной секции Окончание тракта верхнего ранга Окончание тракта нижнего ранга физическая среда регенераторы Регенерационная секция Мультиплексная секция Тракты верхнего ранга Тракты нижнего ранга каналы каналы Рис. 3.3. Уровни функциональной архитектуры и функциональные блоки сети SDH 3.2. Структуры кадров SDH 3.2.1. Синхронный транспортный модуль STM-1 Первичным цифровым потоком SDH является синхронный транспортный модуль STM-1, имеющий скорость передачи 155, 52 Мбит/с. Модуль STM-1 состоит из 2430 байт и обычно изображается в виде таблицы из 9 строк по 270 байт (рис. 3.4). Период повторения STM-1 составляет 125 мкс, что соответствует частоте повторения 8000 Гц. Каждый байт соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с [4]. 97 9 9 Обычное представление 1 Направление передачи Представление в виде таблицы Рис. 3.4. Представление модуля STM-1 STM-1 содержит три основные блока (рис. 3.5): • секционный заголовок SOH (Section OverHead), • блок нагрузки (payload), • указатель PTR (pointer). 3 1 5 SOH SOH PTR 9 9 261 Рис. 3.5. Структура кадра STM-1 Байты STM-1 передаются, начиная с левого верхнего угла, слева направо, сверху вниз. Блок SOH размером 8x9 байт несет служебную информацию, в том числе синхросигнал, байты для обслуживания, контроля и управления. Подразделяется на заголовок регенерационной секции (RSOH – Regenerator SOH) и заголовок мультиплексной секции (MSOH – Multiplex SOH). 98 Сигналы нагрузки (от 2 до 140 Мбит/с в соответствии с G.702) транспортируются в области нагрузки размером 9x261 байт. Эти сигналы объединяются в модуль STM-1 в соответствии с определенными правилами. Фазовое соотношение между нагрузкой и кадром STM фиксируется в указателе, что позволяет определить местоположение нагрузочных сигналов в блоке нагрузки. В результате имеется возможность доступа к одиночным каналам без необходимости полного демультиплексирования STM-1. Используются три указателя, каждый длиной 3 байта. Общая структура формирования модуля STM-1 показана на рис. 3.6. Ниже будут рассмотрены основные элементы модуля STM-1. Сигнал ПЦИ С VC + POH + TU-PTR TU TUG TU + AU-PTR AU AU AUG STM-1 + AU-PTR + высшего уровня) VC Рис. 3.6. Образование структур SDH 3.2.2. Основные элементы STM-1 Контейнер C Для того чтобы быть переданным в составе модуля STM-1, любой исходный цифровой поток, как синхронный, таки плезиохронный, должен быть помещен в соответствующий контейнер. Термин контейнер описывает информационную структуру синхронной сети определенной емкости, требуемую для передачи данного исходного цифрового потока. Размер контейнера указывается в байтах. Все байты контейнера передаются за 125 мкс. Принятые размеры контейнеров соответствуют цифровым потокам PDH. Обозначение контейнера Передаваемый поток, кбит/с С 1 544 С 2 048 С 6 312 С 44 736 или 34 368 С 139 264 99 Передаваемые цифровые потоки должны размещаться в контейнерах. Размещение выполняется с помощью побитного и побайтного выравнивания для плезиохронных сигналов, причем наряду с отрицательным используются нулевое и положительное выравнивания. Контейнер содержит • Собственно передаваемую нагрузку (например цифровой поток PDH). • Фиксированные байты и биты выравнивания (фиксированная вставка. Эти байты (или биты) никогда не переносят нагрузки и используются только для приближенного увеличения скорости передачи до скорости передачи соответствующего контейнера. • Биты точного выравнивания. В этих битах по необходимости могут размещаться биты нагрузки или биты вставки. • Биты управления выравниванием показывают приемнику, что именно в данный момент располагается в битах точного выравнивания биты нагрузки или биты вставки. Виртуальный контейнер VC К каждому контейнеру C добавляется трактовый заголовок POH (Path Overhead). Эта совокупность называется виртуальным контейнером VC (Virtual Container) и передается через сеть как неизменяемая единица (см. рис. 3.6). В POH содержится служебная информация, позволяющая отслеживать надежность транспортировки контейнера через сеть от источника к получателю добавляется вначале тракта при формировании VC и устраняется в конце тракта при расформировании контейнера. Кроме того, в POH содержится служебная информация для целей контроля и управления сетью. В зависимости от размера виртуальный контейнер может транспортироваться в модуле STM-1 в одиночку или может быть объединен в больший VC, который затем непосредственно транспортируется в STM-1. Различают виртуальные контейнеры верхнего уровня HO (high-order) и нижнего уровня LO (low-order). Все контейнеры, передаваемые в составе одного большого контейнера, относятся к нижнему уровню LO. Контейнерами уровня LO являются VC-11, VC-12 и VC-2. VC-3 относят к уровню LO, если этот контейнер передается в составе VC-4. Контейнеры, непосредственно переносимые в модуле STM-1, относятся к верхнему уровню HO. VC-4 – контейнер уровня HO. Тоже относится и к VC-3, если он передается непосредственно. Административный блок AU Виртуальные контейнеры высшего уровня VC-4 и VC-3 транспортируются непосредственно в STM-1. В этом случае указатели (блок AU-PTR) в составе STM-1 отражают фазовые соотношения между модулем и соответствующим виртуальным контейнером. Та часть модуля STM-1, в пределах которой может плавать VC, называется административной группой AU (Administrative Unit). Соответствующий указатель, называемый указателем AU (AU-PTR), рассматривается как часть 100 AU (см. рис. 3.6). Трехбайтные указатели AU помещаются впервые байт четвертой строки модуля STM-1. Различают AU-4 и AU-3. В модуле STM-1 можно передавать один AU-4 или три AU-3. Передача VC-3 возможна непосредственно (AU-3) вили через AU- 4. Во втором случае три VC-3 должны быть объединены в один VC-4 (см. раздело. Группа административных блоков AUG Несколько AU могут быть побайтно объединены в одну группу AU (AUG – AU group) (см. рис. 3.6). AUG представляет собой информационную структуру, соответствующую STM-1 без SOH. Добавлением SOH к AUG получается STM-1. AUG может состоять из одного AU-4 (риса) и трех AU-3 рис. 3.7, б. AU-PTR VC-4 AU-4 AU-4 AUG №1 №2 №3 2 3 1 1 2 3 1 2 3 87 3 9 261 AU-3 AUG 9 261 а б Рис. 3.7. Формирование Нагрузочный блок TU За исключением VC-4 все VC могут быть объединены в большие VC и транспортироваться в STM-1. Меньшие VC могут плавать по фазе внутри больших (высшего уровня) VC. Для отражения фазовых соотношений между двумя VC используются указатели, помещаемые в фиксированном месте VC высшего уровня. Нагрузочным блоком TU (Tributary Unit) называется информационная структура, используемая для описания составляющей контейнера высшего уровня HO, внутри которой может плавать VC низшего уровня LO и соответствующие указатели (TU-pointer) (см. рис. 3.6). Стандартизированы нагрузочные блоки TU-11, TU-12, TU-2, TU-3. 101 Группа нагрузочных блоков TUG Перед объединением в контейнер высшего уровня несколько TU побайт- но объединяются в одну группу. Такая группа называется группой нагрузочных блоков TUG (Tributary unit group) (см. рис. 3.6). Определены TUG-2 и TUG-3. Общая характеристика элементов STM В таблице приведены основные характеристики элементов STM-1, рассмотренных выше. Контейнер С С С С С размер, байты 25 34 106 756 2340 скорость, кбит/с 1600 2176 6784 48384 149760 Виртуальный контейнер VC-11 VC-12 VC-2 VC-3 VC-4 размер, байты 26 35 107 765 2349 скорость, кбит/с 1664 2240 6848 48960 150336 Нагрузочный блок TU-11 TU-12 TU-2 TU-3 размер, байты 27 36 108 768 скорость, кбит/с 1728 2304 6912 49152 Группа нагрузочных блоков TUG-2 TUG-3 размер, байты 108 774 скорость, кбит/с 6912 49536 Административный блок AU-3 AU-4 размер, байты 786 2358 скорость, кбит/с 50304 150912 Группа административных блоков AUG размер, байты 2358 скорость, кбит/с 150912 3.2.3. Структура мультиплексирования потока STM-N STM-N AUG AU-4 AU-3 VC-4 VC-3 TUG-3 TUG-2 TU-3 TU-2 TU-12 TU-11 VC-11 VC-12 VC-2 C-11 C-12 C-2 C-3 VC-3 C-4 xN x1 x3 x3 x3 x7 x7 x1 x1 x4 T1 (1.5 Mбит/с) E1 (2 Mбит/с) E2 (6 Mбит/с) E3 (34 Mбит/с) E3 (45 Mбит/с) E4 (140 Mбит/с) AU-3 AUG Размещение xN Мультиплексирование Выравнивание Групповая структура Обработка указателей Рис. 3.8. Структура мультиплексирования STM-N 102 Общая структура мультиплексирования нагрузочных потоков (трибов) в модуль STM-N показана на рис. 3.8. Большое число промежуточных уровней группообразования (TUG-2, TUG-3, AUG) вызвано необходимостью более плотной упаковки разнородной нагрузки (ТЕ) в контейнеры высшего ранга, что позволяет эффективно использовать емкость модуля STM-N, отведенную под полезную нагрузку. Для использования на сетях связи России Министерством связи РФ утверждены схемы мультиплексирования STM-N путем объединения потоков Е и Е. Получение потока STM-N осуществляется побайтным мультиплексированием потоков STM-1 (рис. 3.9). RSOH MSOH PTR нагрузка RSOH MSOH PTR нагрузка RSOH MSOH PTR нагрузка 1 N 1 нагрузка №N побайтное мультиплексирование STM-N Рис. 3.9. Мультиплексирование STM-1 в STM-N 3.2.4. Мультиплексирование потока Ев байта 2 TUG 3 AUG + TU-12 + E1 34 байта байт байт байт байт x3 108 байт x7 +18 байт (фикс. вставка, нулевой указатель) VC-4 + НO-POH 9 байт + 18 байт вставки байт байт 27 байт 45 байт байт байта Рис. 3.10. Формирование модуля STM-1 из Е Схема формирования модуля STM-1 из потоков Е представлена на рис. 3.10. Рассмотрим более подробно процедуру размещения потока Ев структуры STM. Входной поток Е обычно представляют в виде массива 103 4 столбца (байта) на 8 строк. При процедуре выравнивания скоростей добавляют вставку – 2 байта выравнивания – получают контейнер С. К контейнеру С добавляют заголовок – получают виртуальный контейнер VC-12. К виртуальному контейнеру добавляют указатель (V1) – получают трибутарный блок TU-12, который представляют в виде массива 4 столбца на 9 строк (рис. 3.11). TU-12 должен передаваться за 125 мс. байт 16-30 Ки 16 Ки 0 1 8 1 4 Е1 Вставка 2 байта С-12 заголовок +LO_POH VC-12 указатель TU-12 1 32 V1 Е1 Рис. 3.11. Формирование TU-12 Далее три трибутарных блока TU-12 побайтным мультиплексированием объединяют в группу трибутарных блоков – TUG-2, которую представляют в виде массива 12 столбцов на 9 строк (рис. 3.12). Таким образом, первые три байта будут содержать указатели V1 всех трех TU-12. TUG-2 также должен передаваться за 125 мс. V1 1 №1 9 1 4 V1 №2 V1 №3 V1 V1 V1 1 9 12 125мс 125мс TU-12 TU-12 TU-12 TUG-2 Рис. 3.12. Формирование TUG-2 Семь групп трибутарных блоков TUG-2 побайтным мультиплексированием объединяют в группу трибутарных блоков TUG-3. При этом добавляют нулевой указатель (NPI – три байта в первом столбце) и вставку (R – байты выравнивания байт, в результате получают структуру, которую представляют в виде массива 86 столбцов на 9 строк (рис. 3.13). Нулевой указатель должен быть сформирован для соблюдения формата структуры TUG-3, т.к. он используется как указатель в случае размещении нагрузки Е (см. рис. 3.8). Далее три группы трибутарных блоков TUG-3 побайтным мультиплексированием объединяют в виртуальный контейнер VC-4. При этом добавляют заголовок тракта верхнего ранга (POH – первый столбец, 9 байт) и вставку (R – байты выравнивания, два столбца, 18 байт. VC-4 представляют в виде массива 261 столбец на 9 строк (рис. 3.13). Таким образом, указатели нагрузки контейнеров оказываются расположенными впервой строке, начиная с го столбца. Расположение столбцов, которые занимает TU-12[K, L, M] в VC-4, можно определить по формуле Y = 10 + (K – 1) + 3·(L – 1) + 21·(M – 1) + 63·(X – 1), где X – номер столбца TU-12 (1±4), K – номер TUG-3 (1±3), L – номер TUG-2 (1±7), M – номер TU-12 (1±3). Например, первый трибутарный блок TU-12[1,1,1] находится в столбцах 10, 73, 136, 199. №2 1 9 1 12 TUG-2 №1 1 9 1 12 TUG-2 1 9 1 12 TUG-2 1 9 1 12 TUG-2 №7 N P I R R 1 2 3 4 5 6 7 1 2 1 9 1 86 №1 N P I R R 1 9 1 86 №2 N P I R R 1 9 1 86 №3 TUG-3 TUG-3 TUG-3 P O H 1 2 VC-4 3 №2 R R 1 2 3 3 4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 N P I N P I N P I 3 1 2 3 1 2 13 14 V1 V1 V1 V1 V1 261 R R R R R Рис. 3.13. Формирование VC-4 Дальнейшее размещение виртуальных контейнеров VC-4 в модуль STM- N будет рассмотрено ниже. 105 3.2.5. Административные блоки и группа AU AU-4 Один контейнер VC-4 транспортируется в AU-4. AU-4 – это синхронная структура, состоящая из 9x261+9 байт и соответствующая модулю STM-1 без секционного заголовка SOH (рис. 3.14). VC-4 разработан для передачи потока PDH со скоростью 140 Мбит/с. VC- 4 содержит один контейнер С (9x260 байт) и один столбец трактового заголовка байт) (см. рис. 3.14). Как было показано выше см. рис. 3.10), в качестве нагрузки для контейнера VC-4 может выступать группа из 63 потоков Е, объединенных в соответствии с правилами группооб- разования (E1 → C-12 → VC-12 → TU-12 → TUG-2 → TUG-3 → VC-4). VC-4 может плавать внутри AU-4 (рис. 3.15). Указатель AU-4 содержит позицию (адрес) первого байта (J1) POH. Указатель AU-4 может адресовать каждый третий байт кадра, поэтому VC-4 должен начинаться только с каждого третьего столбца кадра. Более подробно работа механизма указателей рассмотрена в п. 3.4. 261 270 J1 B3 C2 G2 F2 H4 Z3 Z4 Z5 SOH AU-4 PTR SOH 9 STM-1 1 260 AU-4 VC-4 POH VC-4 C-4 9 261 9 270 |